Эндокринная система

1. Основы анатомии и физиологии эндокринной системы

2.

3. Анатомия эндокринной системы

Эндокринную систему образует
совокупность желез внутренней
секреции (эндокринные железы)
и группы эндокринных клеток,
рассеянных по разным органам и
тканям, которые синтезируют и
выделяют в кровь высокоактивные
биологические вещества —
гормоны (от греч. hormon —
привожу в движение),
оказывающие стимулирующее или
подавляющее влияние на функции
организма:
- обмен веществ и энергии,
- рост и развитие,
- репродуктивные функции
- адаптация к условиям
существования.
Функция эндокринных желез
находится под контролем нервной
системы.

4.

Железы внутренней секреции –
специализированные органы, не имеющие
выводных протоков и выделяющие секрет в кровь,
церебральную жидкость, лимфу через
межклеточные щели.
• Эндокринные железы отличаются сложной
морфологической структурой с хорошим
кровоснабжением, расположены в различных
частях организма.
• Особенностью сосудов, питающих железы,
является их высокая проницаемость, что
способствует легкому проникновению гормонов
в межклеточные щели, и наоборот.
• Железы богаты рецепторами, иннервируются
вегетативной нервной системой.

5. Эндокринная система включает в себя:

Эндокринные железы:
Гипофиз (подразделяется на аденогипофиз и нейрогипофиз);
Щитовидная железа;
Околощитовидные (паращитовидные) железы;
Надпочечники;
Эпифиз
Органы с эндокринной тканью:
Поджелудочная железа (островки Лангерганса);
Половые железы (семенники и яичники)
Органы с эндокринными клетками:
ЦНС (в особенности — гипоталамус);
Сердце, легкие, почка;
Плацента, предстательная железа
Тимус
Желудочно-кишечный тракт (APUD-система);

6.

Классификация эндокринных
структур:
I. Центральные регуляторные образования эндокринной системы:
– гипоталамус (нейросекреторные ядра);
– гипофиз (аденогипофиз и нейрогипофиз);
– эпифиз.
II. Периферические эндокринные железы:
– щитовидная железа;
– околощитовидные железы;
– надпочечники (корковое и мозговое вещество).
III. Органы, объединяющие эндокринные и неэндокринные
функции:
– гонады (половые железы - семенники и яичники);
– плацента;
– поджелудочная железа.
IV. Одиночные гормонпродуцирующие клетки, апудоциты.

7. Различные формы гуморальных связей между клетками

8. Понятие гормона

• Гормоны – это
высокоспецифические
вещества,
обладающие высокой
биоактивностью,
секретирующиеся во
внутреннюю среду
организма и
действующие
дистантно.

9. По химической структуре гормоны, подразделяют на:

1.
2.
3.
4.
пептиды,
стероиды,
производные аминокислот,
производные арахидоновой
кислоты.

10. Белковые и пептидные гормоны

относятся к полярным веществам, поэтому не
могут проникать через мембраны.
Секретируются путем экзоцитоза.
Рецепторы пептидных гормонов встроены в
плазматическую мембрану клетки –
мишени, а передачу сигнала к
внутриклеточным структурам осуществляют
вторичные посредники.

11. Стероидные гормоны

- производные холестерола (минералокортикоиды,
глюкокортикоиды, андрогены, эстрогены,
прогестины, кальцитриол).
Относятся к неполярным, поэтому они свободно
проникают через мембраны.
Рецепторы расположены внутри клетки–мишени.
Такие рецепторы в общем виде называют
ядерными.
Холестерол поступает в клетки извне.
Синтез стероидных гормонов — многоэтапный
процесс, происходящий при участии десятков
ферментов, расположенных в гладкой
эндоплазматической сети и в митохондриях
соответствующих желез.

12. Производные аминокислот

Производные тирозина – йодсодержащие гормоны
щитовидной железы (Т3 и Т4), норадреналин, адреналин
и дофамин.
Молекулы тироксина (T4) и трийодтиронина (Т3) неполярные
Их рецепторы относятся к ядерным.
Катехоламины полярные и секретируются путём экзоцитоза.
Их рецепторы встроены в мембрану клеток–мишеней.
Производное гистидина — гистамин – полярный и
рецепторы встроены в мембрану.
Производные триптофана — мелатонин и серотонин –
полярные, их рецепторы встроены в мембрану.

13. Производные арахидоновой кислоты (эйкозаноиды)

- простагландины, простациклины,
тромбоксаны, лейкотриены.
Эйкозаниоды действуют как локальные
биорегуляторы путем связывания с
мембранными рецепторами в
непосредственной близости от места их
синтеза как на синтезирующие их клетки
(аутокринное действие), так и на соседние
клетки (паракринное действие).

14. Транспорт гормонов осуществляется кровью

Большинство гормонов образует в крови комплексы с
белками плазмы.
Часть этих белков - специфические транспортные
протеины (например, транскортин, связывающий
гормоны коры надпочечников), часть - неспецифические
(например, -глобулины).
Образование комплексов - процесс обратимый.
Часть гормонов связана в крови с форменными
элементами, в частности с эритроцитами.

15. Внутриклеточное взаимодействие гормонов

Взаимодействие гормонов в клетках осуществляется в разных формах:
эффекты одних могут блокировать, усиливать либо ослаблять действие других
гормонов.
• Синергизм- однонаправленное действие гормонов (адреналин и глюкагон
являются синергистами в регуляции уровня глюкозы, стимулируя распад
гликогена и приводя к повышению содержания глюкозы в крови;
соматотропин, инсулин, тироксин синергичны в стимуляции ростовых
процессов; лютропин, эстрогены, глюкокортикоиды и инсулин в отношении
молочной железы)
• Антагонизм - противоположно направленное действие гормонов
(паратирин (паратгормон) и кальцитонин антогонисты в регуляции
кальциевого обмена; глюкагон и инсулин по отношению к углеводному и
липидному обмену)
• Пермиссивный эффект - гормон, сам не вызывая физиологического
эффекта, создает условия для действия других гормонов на клетки-мишени
(глюкокортикоиды значительно повышают чувствительность
адренорецепторов к катехоламинам; тироксин обладает пермиссивным
действием по отношению к гормонам, регулирующим рост).

16. Внутриклеточное взаимодействие гормонов

• Каждый гормон может разнонаправленно действовать в
пределах одной и той же клетки в зависимости от его
концентрации и функционального состояния клетки. Такие
эффекты характеризуются полиморфизмом действия.
Например, пролактин (гормон аденогипофиза)
способствует развитию специфической ткани молочных
желез и стимулирует лактацию. Одновременно в других
органах (яичники) он поддерживает секреторную
активность желтого тела и образование прогестерона.
В женском и мужском организмах один и тот же гормон
действует по-разному. Например, у женщин гормон
гипофиза фоллитропин (фолликулостимулирующий
гормон (ФСГ)) действует на яичники, способствует
созреванию фолликулов и развитию яйцеклетки. В
мужском организме фоллитропин действует на яички,
активирует развитие клеток Сертоли и обеспечивает
созревание сперматозоидов.

17. Механизмы действия гормонов

18.

По механизму взаимодействия клеток с
гормонами гормоны делятся на два типа.
• Первый тип (стероиды, тиреоидные
гормоны) – гормоны относительно легко
проникают внутрь клетки через
плазматические мембраны и не требуют
действия посредника (медиатора).
• Второй тип (белки) - плохо проникают внутрь
клетки, действуют с ее поверхности, требуют
присутствия медиатора, их характерная
особенность – быстровозникающие ответы.

19.

Жирорастворимый гормон проходит
через мембрану и, присоединившись
внутри клетки к молекуле рецептора,
образует активный комплекс,
который воздействует на
генетический аппарат.
Водорастворимый гормон присоединяется
к рецептору на поверхности клетки и
стимулирует ферментативное образование
второго посредника, который, связавшись с
другой молекулой, образует с ней
метаболически-активный комплекс.

20.

Клеточные рецепторы – особые участки мембраны
клетки, которые образуют с гормоном специфические
комплексы.
Рецепторы имеют определенные свойства, такие как:
• 1) высокое сродство к определенному гормону;
• 2) избирательность;
• 3) ограниченная емкость к гормону;
• 4) специфичность локализации в ткани.
Эти свойства характеризуют количественную и
качественную избирательную фиксацию гормонов
клеткой.
Связывание рецептором гормональных соединений
является пусковым механизмом для образования и
освобождения медиаторов внутри клетки.

21.

Ядерные

22. Рецепторы

1. Ядерные рецепторы представляют собой ДНК-связывающие
факторы транскрипции, активность которых контролируется
липофильными лигандами, фосфорилированием и
взаимодействиями с другими белками.
Большинство ядерных рецепторов локализовано почти
исключительно в клеточном ядре. В то же время основная часть
рецепторов стероидов в отсутствие лиганда может находиться в
цитоплазме.

23.

2. Рецепторы, ассоциированные с ферментативной
активностью. Практически у всех этих рецепторов
полипептидная цепь их мономерных субъединиц
единственный раз пересекает клеточную мембрану.
По механизму взаимодействия с внутриклеточными
мишенями рецепторы данного типа разделяются на две
группы:
• Первая группа включает рецепторы-ферменты, с
цитоплазматической стороны которых находится
каталитический участок, активируемый при действии на
рецептор внешнего сигнала.
• Вторая группа рассматриваемых рецепторов собственной
ферментативной активностью не обладает. Однако в
присутствии внешнего сигнала они приобретают
способность связывать цитоплазматические (не
рецепторные) протеинкиназы (ферменты), которые в
свободном состоянии неактивны, но в комплексе с
рецептором активируются.

24.

3. Рецепторы, сопряженные с G-белками (передают сигнал от
гормонов (первичных мессенджеров) к внутриклеточным
мишеням с помощью каскада:
рецептор G-белок эффекторный белок).
Это мономерные интегральные мембранные белки,
полипептидная цепь которых семь раз пересекает клеточную
мембрану. Во всех случаях участок рецептора, ответственный
за взаимодействие с первичным сигналом, локализован с
внешней стороны мембраны, а участок, контактирующий с Gбелком - на ее цитоплазматической стороне.
Рецептор с 7
трансмембранными
доменами,
сопряженный с Gбелком

25.

Сопряжение рецептора с эффекторной системой с
помощью G-белков

26. Известны четыре основные системы вторичных мессенджеров (посредников) :

1.аденилатциклаза цАМФ;
2.гуанилатциклаза - цГМФ;
3.фосфолипаза С - ИФ3;
4.Са2+кальмодулин

27. Наиболее характерные свойства вторичного мессенджера:

1. его относительно небольшая по сравнению с
биополимерами молекулярная масса (чтобы с
высокой скоростью диффундировать в
цитоплазме),
2. должен легко проникать через мембрану,
3. он обязан быстро расщепляться, а в случае Са2+
откачиваться. В противном случае сигнальная
система останется во включенном состоянии и
после того, как действие внешнего сигнала уже
прекратилось.

28. Система аденилатциклаза - цАМФ

Система аденилатциклаза цАМФ

29.

Под влиянием аденилатциклазы из АТФ синтезируется
цАМФ,
цАМФ вызывает:
- активацию протеинкиназ и системы Са2+-кальмодулин, а
затем фосфорилирование белков. Это меняет
проницаемость мембран, активность и количество
ферментов.
- активацию трансметилаз и метилирование ДНК, РНК,
белков, гормонов, фосфолипидов. Это влияет на
процессы пролиферации, дифференцировки, состояние
проницаемости мембран и свойства их ионных каналов.
- Прекращение гормонального эффекта осуществляется с
помощью фосфодиэстеразы, вызывающей гидролиз
цАМФ с образованием АМФ.

30.

Как действуют подавляющие аденилатциклазу гормоны (соматостатин,
ангиотензин II и др.)?
- Гормон-рецепторные комплексы взаимодействуют в мембране клетки с Giбелком,
- Gi-белок вызывает гидролиз ГТФ до ГДФ и подавление активности
аденилатциклазы.
Как действуют активирующие аденилатциклазу гормоны (глюкагон,
тиротропин, паратирин и др.)?
- Образование гормон-рецепторного комплекса приводит к связыванию ГТФ
с Gs-белком,
- Gs-белок вызывает присоединение Mg к аденилатциклазе и ее активацию.

31.

32. Система гуанилатциклаза - цГМФ

Система
гуанилатциклаза цГМФ

33.

Этапы:
1. Активация гуанилатциклазы происходит опосредованно
через Са2+ (ацетилхолин, натрийуретический гормон) и
оксидантные системы мембран (оксид азота).
2. Под влиянием гуанилатциклазы из ГТФ синтезируется
цГМФ,
3. цГМФ активирует цГМФ-зависимые протеинкиназы,
4. Протеинкиназы уменьшают скорость фосфорилирования
легких цепей миозина в гладких мышцах стенок сосудов,
приводя к их расслаблению.

34.

В большинстве тканей биохимические и
физиологические эффекты цАМФ и цГМФ
противоположны (сердце, гладкие мышцы
кишечника)
Ферментативный гидролиз цГМФ, а
следовательно, и прекращение
гормонального эффекта, осуществляется с
помощью специфической
фосфодиэстеразы.

35. Система фосфолипаза С - ИФ3

36.

Этапы:
1. Образование гормон-рецепторного комплекса с G-белком
активирует мембранную фосфолипазу-С,
2. Фосфолипаза-С вызывает гидролиз фосфолипидов мембраны с
образованием: ИФ3 и ДГ.
3. ИФ3 ведет к выходу Са2+ из внутриклеточных депо.
4. Связывание Са2+ со специализированным белком кальмодулином
активирует протеинкиназу-С и вызывает фосфорилирование
внутриклеточных структурных белков и ферментов.
5. ДГ повышает сродство протеинкиназы-С к Са2+, способствуя ее
активации, что также завершается процессами фосфорилирования
белков.
6. ДГ одновременно активирует фосфолипазу А2. Под влиянием
последней из мембранных фосфолипидов образуется
арахидоновая кислота, являющаяся источником простагландинов и
лейкотриенов.

37.

В разных клетках организма превалирует один или другой
путь образования вторичных посредников, что в конечном
счете и определяет физиологический эффект гормона.
Через рассмотренную систему вторичных посредников
реализуются эффекты адреналина (при связи с альфаадренорецептором), вазопрессина, ангиотензина II,
соматостатина, окситоцина.

38. Система Са2+-кальмодулин

39.

Этапы:
1. Са2+ поступает в клетку:
А) либо после образования гормон-рецепторного
комплекса
Б) либо из внеклеточной среды через кальциевые каналы
В) либо из внутриклеточных депо под влиянием ИФ3.
2. В цитоплазме немышечных клеток Са2+ связывается со
специальным белком-кальмодулином, а в мышечных
клетках роль кальмодулина выполняет тропонин С.
3. Комплекс Са2+-кальмодулин активирует многочисленные
протеинкиназы,
4. Протеинкиназы обеспечивают фосфорилирование, а
следовательно изменение структуры и свойств белков.
5. Кроме того комплекс Са2+-кальмодулин активирует
фосфодиэстеразу цАМФ, что подавляет эффект цАМФ.

40. Система Са2+ -кальмодулин является пусковым стимулом для многочисленных физиологических процессов:

1.
2.
3.
4.
5.
сокращения мышц,
секреции гормонов,
выделения медиаторов,
синтеза ДНК,
изменения
подвижности клеток,
6. изменение
проницаемости
мембраны,
7. изменения активности
ферментов.

41. NO как вторичный мессенджер

образуется при окислении L-аргинина ферментом NOсинтазой (NOS), присутствующего в нервной ткани,
эндотелии сосудов, тромбоцитах и других тканях .
NO обладает свойствами классического мессенджера
(быстро диффундирует, является короткоживущим, может
легко пересекать мембрану, попадать в соседние клетки
без участия рецепторов).
Действие NO кратковременно (Т1/2 NO - 5-10 с).
В крови молекула существует примерно 100 мс, поскольку
быстро взаимодействует с О2, образуя нитрит, который
далее превращается в нитрат и экскретируется с мочой.

42. Механизм действия

• В клетках-мишенях, например, эндотелиальных клетках
NO взаимодействует с входящим в активный центр
гуанилатциклазы ионом железа, способствуя тем самым
быстрому образованию цГМФ.
• Увеличение концентрации цГМФ в клетках гладких мышц
вызывает активацию киназ, что в конечном итоге
приводит к расслаблению ГМК сосудов и последующему
их расширению.
Механизм действия оксида азота объясняет использование
нитроглицерина в качестве лекарственного препарата для снятия
острых болей в сердце, поскольку нитроглицерин - источник
образующихся молекул NO, которые и вызывают расслабление
кровеносных сосудов и увеличение притока крови в миокард.

43. Взаимосвязи вторичных посредников:

1) равнозначное участие, когда разные посредники необходимы для
полноценного гормонального эффекта;
2) один из посредников является основным, а другой лишь способствует
реализации эффектов первого;
3) посредники действуют последовательно (например, ИФ3 обеспечивает
освобождение кальция, ДГ облегчает взаимодействие кальция с
протеинкиназой С);
4) посредники дублируют друг друга для обеспечения избыточности с
целью надежности регуляции;
5) посредники являются антагонистами, т. е. один из них включает
реакцию, а другой — тормозит (например, в гладких мышцах сосудов
ИФ3 и Са2+ реализуют их сокращение, а цАМФ — расслабление).

44. РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ

Регуляция образования и секреции гормонов
желез внутренней секреции осуществляется
сложной совокупностью нервных и
гуморальных факторов.

45.

Регуляторные влияния нервной системы
• опосредованно, через изменение концентрации определенных веществ
(нейротрансмиттеров, медиаторов ЦНС),
• непосредственно путем нервной регуляции.
Роль вегетативной нервной системы.
При повышении тонуса симпатического отдела ВНС увеличивается секреция тропных
гормонов гипофизом, секреция катехоламинов мозговым веществом надпочечников,
тиреоидных гормонов щитовидной железой, снижается секреция инсулина.
Наоборот, при повышении тонуса парасимпатического отдела увеличивается
секреция инсулина, гастрина и тормозится секреция тиреоидных гормонов.
Роль рефлексогенных зон.
Рефлекторные реакции желез внутренней секреции, возникающие в ответ на
возбуждение рецепторов сердца, сосудов, ЖКТ, печени, и других внутренних органов,
а также рецепторов самих желез внутренней секреции, определяют срочную
координированную регуляцию исполнительных механизмов функциональных систем.
Примером рефлекторной гормональной реакции является регуляция артериального
давления при возбуждении баро- и волюмо- рецепторов сердца и сосудов в случае
его повышения. При растяжении правого предсердия возрастает продукция
натрийуретического гормона, который расслабляет гладкую мускулатуру
периферических сосудов и снижает их тонус, повышает выделение натрия с мочой,
что в свою очередь усиливает диурез и тем самым уменьшает объем циркулирующей
крови. В результате происходит нормализация артериального давления.